Empirical modelling of dry matter of solid changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW
Agriculture No 63 (Agricultural and Forest Engineering) 2014: 81-88
(Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 63, 2014)

Empirical modelling of dry matter of solid changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying

AGNIESZKA KALETA, RADOSŁAW WINICZENKO, KRZYSZTOF GÓRNICKI, ANETA CHOIŃSKA
Department of Fundamental Engineering, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Abstract: Five empirical models (Peleg, Pilosof-Boquet-Batholomai, Sing and Kulshrestha, Witrowa-Rajchert and Wesołowski) were investigated for their suitability to describe dry matter of solid changes during the rehydration of dried apples pretreated before drying. Following methods of pretreatment at temperature 20°C were applied: (i) 10 min in apple juice and then 10 min under the pressure diminished by 0.02 MPa, (ii) 30 min in 61.5% sucrose solution, (iii) 120 min in 61.5% sucrose solution. Samples (slices of 10-milimeter--thickness) were dried in a convective dryer. Air velocity was kept at 2 m/s and air temperature was kept at 60°C. The dried apples samples (the initial moisture content of approx. 6%) were rehydrated by immersion in: (i) distilled water at temperatures 20, 45, 70, and 95°C, (ii) apple juice at temperature 20°C, (iii) 0.5% citric acid solution at temperature 20°C, (iv) 16.5% sucrose solution at temperature 20°C. The accuracies of the models were measured using the root mean square error (RMSE), determination coefficient (R2), and reduced chi-square (X2). All models except that used by Wesołowski described the rehydration characteristics satisfactorily (RMSE = 0.022 - 0.199, R2 = 0.808 - 0.934, X2 = 0.001 - 0.046). The method of pretreatment influence the values of equilibrium dry matter of solid but any trends can be observed.
*The authors are grateful for the financial support from research project N N313 780940 from the National Science Centre, Poland

Key words: rehydration, drying, pretreatment, mathematical model, apple

Streszczenie: Empiryczne modelowanie zmian masy suchej substancji w procesie rehydratacji suszonych jabłek poddanych różnym metodom obróbki wstępnej przed suszeniem. Badano pięć empirycznych modeli: Pelega, Pilosof-Boquet-Batholomai, Singh i Kulshrestha, Witrowej-Rajchert oraz Wesołowskiego, pod kątem ich przydatności do opisu zmian masy suchej substancji suszonych jabłek w procesie ich rehydratacji. Materiałem badawczym były 10-milimetrowe plastry jabłek suszone w warunkach konwekcji wymuszonej (w temperaturze 60°C i przy prędkości czynnika suszącego 2 m/s). Przed suszeniem krajankę jabłek poddawano następującym metodom obróbki wstępnej (w temperaturze 20°C): 10 min w soku jabłkowym, a następnie 10 min pod ciśnieniem pomniejszonym o 0,02 MPa, 30 min w 61,5-procentowym roztworze sacharozy, 120 min w 61,5-procentowym roztworze sacharozy. Proces rehydratacji prowadzono w wodzie destylowanej w 20, 45, 70 i 95°C, soku jabłkowym w 20°C, 0,5-procentowym roztworze kwasku cytrynowego w 20°C. Miarą dokładności dopasowania danych otrzymanych z modeli do danych empirycznych były: pierwiastek błędu średniokwadratowego (RMSE), współczynnik determinacji (R2) oraz zredukowany chi-kwadrat (X2). Wszystkie badane empiryczne modele, oprócz modelu Wesołowskiego, można uznać za odpowiednie do opisu zmian masy suchej substancji w suszonych jabłkach w procesie ich rehydratacji (RMSE = 0,022-0,199, R2 = 0,808-0,934, X2 = 0,001-0,046). Badane metody obróbki wstępnej miały wpływ na wartość równowagowej masy suchej substancji, lecz nie zaobserwowano wyraźnych tendencji.

Please use the following format to cite the selected article:
KALETA A., WINICZENKO R., GÓRNICKI K., CHOIŃSKA A. Empirical modelling of dry matter of solid changes during the rehydration of dried apples pretreated by different methods before drying. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 63, 2014:81-88

Authors’ addresses:
Krzysztof Górnicki
Wydział Inżynierii Produkcji SGGW
Katedra Podstaw Inżynierii
02-787 Warszawa, ul. Nowoursynowska 166
Poland
e-mail: krzysztof_gornicki@sggw.pl